新華社合肥2月6日電（記者戴威、何曦悅）記者2月6日從中國科學技術大學獲悉，中科大潘建偉、汪野、包小輝、張強、萬雍等人和多位業(yè)內(nèi)專家合作，在可擴展量子網(wǎng)絡研究方面取得重大突破：他們在國際上首次構建出可擴展量子中繼的基本模塊，使遠距離量子網(wǎng)絡成為現(xiàn)實可能；與此同時，他們實現(xiàn)單原子節(jié)點間的遠距離高保真糾纏，并在此基礎上首次將器件無關量子密鑰分發(fā)的傳輸距離突破百公里。相關成果2月6日發(fā)表于國際學術期刊《自然》和《科學》。
量子信息科學的終極目標是構建高效、安全的量子網(wǎng)絡。構建量子網(wǎng)絡的基本要素是遠距離確定性量子糾纏分發(fā)?；诹孔蛹m纏，不僅可通過量子密鑰分發(fā)實現(xiàn)經(jīng)典信息的安全傳輸，還可通過量子隱形傳態(tài)為量子計算機與用戶之間量子信息的交互提供唯一有效途徑。
光纖的固有損耗導致量子糾纏的傳輸效率隨距離成指數(shù)衰減，是構建可擴展量子網(wǎng)絡面臨的最大挑戰(zhàn)。
量子中繼方案是解決光纖傳輸損耗的有效方案。利用該方案在光纖中進行距離為1000公里的糾纏分發(fā)，比直接在光纖中傳輸?shù)男蕦⑻嵘?00億億倍。然而，以往量子糾纏壽命遠遠短于產(chǎn)生糾纏所需時間，因此無法實現(xiàn)糾纏有效連接，制約了量子中繼的可擴展性。
針對這一難題，研究團隊通過發(fā)展長壽命囚禁離子量子存儲器、高效率離子-光子通信接口及高保真度單光子糾纏協(xié)議，首次實現(xiàn)長壽命量子糾纏，糾纏壽命顯著超過糾纏建立所需的時間，成功構建可擴展量子中繼的基本模塊，使遠距離量子網(wǎng)絡成為可能。
此外，研究團隊基于可擴展量子中繼技術，實現(xiàn)兩個銣原子間的遠距離高保真糾纏。在此基礎上，他們首次將設備無關量子密鑰分發(fā)的距離突破百公里，較國際此前最好實驗水平提升兩個數(shù)量級以上，極大推進了該技術的實用化進程。
研究人員表示，上述突破標志著基于量子糾纏的光纖量子網(wǎng)絡正在從理論構想走向現(xiàn)實可能。
（責任編輯：蔡文斌）
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